[发明专利]一种增压富氧燃煤系统和方法

说明书

本发明涉及一种增压富氧燃煤系统和方法，属于煤粉燃烧技术领域；本发明提供一种增压富氧燃煤系统，包括燃烧器、炉膛、换热装置、增压装置、脱硫脱硝装置；经过所述增压装置增压后的一次风和二次风，再经所述换热装置预热，然后经所述燃烧器，分别通入所述炉膛内，进行增压富氧燃烧；所述换热装置连接所述炉膛的烟气出口，以水和空气为介质，降低所述烟气温度，并回收所述烟气余热；通过对循环烟气的加压，增强炉膛内辐射热传导，提高烟气中水蒸气的气化潜热，减少设备尺寸降低基建成本，通过对炉膛出口烟气热量的回收利用，能有效弥补富氧燃烧过程造成的能效降低，本发明尤其适用于煤粉锅炉或者其他类似设备。

技术领域

本发明属于煤粉燃烧技术领域，涉及一种增压富氧燃煤系统和方法。

背景技术

富氧燃烧技术能大规模捕集化石燃料燃烧产生的CO₂，发展潜力巨大。其特点在于用燃料燃烧的烟气和纯氧混合(总氧量为25-35vol％)代替空气作为助燃剂。相比于传统的空气燃烧，由于燃前氮气的分离，加之燃烧过程中的不断烟气循环，使得干烟气中的CO₂浓度可达80％以上，有利于CO₂的封存及利用。但是，目前的富氧燃烧技术都在常压下进行，空气分离装置、烟气循环以及烟气净化产生的能耗，这些都导致富氧燃烧系统整体效率降低。

加压富氧燃烧是指在烟气下游安装了换热装置的加压容器里发生的富氧燃烧。其特点在于能回收高压下烟气热量(主要是水蒸气潜热更大)，并且由此产生的高温蒸汽可以耦合到蒸汽循环系统，提高燃煤电厂的发电效率。同时，CO₂捕集与封存过程中需要对CO₂进行加压处理，因此在燃烧过程中加压，从本质上来说，不会带来额外的能耗。此外，在高压下，SO_x、NO_x等污染物更易脱除。更重要的是，相对于常规富氧燃烧，在锅炉相同负荷条件下，加压富氧燃烧需要更小的设备尺寸，建造成本将大大降低。加压富氧燃烧技术作为新一代的富氧燃烧技术，具有巨大的潜力。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种增压富氧燃煤系统和方法，通过对循环烟气的加压，增强炉膛内辐射热传导，提高烟气中水蒸气的气化潜热，减少设备尺寸降低基建成本；通过对炉膛出口烟气热量的回收利用，能有效弥补富氧燃烧过程造成的能效降低。

本发明提供一种增压富氧燃煤系统，包括燃烧器、炉膛、换热装置、增压装置、脱硫脱硝装置；经过所述增压装置增压后的一次风和二次风，再经所述换热装置预热，然后经所述燃烧器，分别通入所述炉膛内，进行增压富氧燃烧；所述换热装置连接所述炉膛的烟气出口，以水和空气为介质，降低所述烟气温度，并回收所述烟气余热。

进一步的，所述燃烧器具有多个燃烧器，优选为三个燃烧器，所述三个燃烧器呈120°角，水平同心分布在所述炉膛内；所述炉膛为压力容器。

进一步的，所述换热装置采用多段式换热，优选为两段式换热，所述两段式换热分为高温段换热和中低温段换热，所述高温段换热为蒸汽-烟气逆流换热，所述中低温段换热为空气-烟气换热；所述二次风在前，所述一次风在后。

进一步的，所述换热装置和所述燃烧器均具有通过所述一次风和所述二次风的通道，所述换热装置和所述燃烧器二者的所述通道对应相连；所述燃烧器的一次风通道为直流风通道，位于所述燃烧器内部，所述燃烧器的二次风通道为旋流风通道，位于所述燃烧器外部。

进一步的，所述增压通过所述增压装置完成，所述增压装置包括第一增压装置和第二增压装置，所述第一增压装置和所述第二增压装置分别对所述一次风和所述二次风进行增压。

进一步的，所述系统还包括空分装置、烟气管道、烟气除尘装置、冷凝装置、CO₂储存容器中的至少一种。

本发明还提供一种增压富氧燃煤方法，包括如下步骤：